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三菱电机:提高模块功率密度 聚焦“产品”本土化应用

发布日期:2022-04-12 14:58浏览次数:17338

        2021年是充满机遇和挑战的一年,三菱电机功率半导体的市场表现和业绩均达到年初的预期。2021年对于三菱电机而言,是尤为重要的一年——三菱电机创立100周年。在这一年,三菱电机各个功率段均有新产品发布,进一步提高模块功率密度。

作为家电压注模封装智能功率模块技术和市场的创新者,三菱电机拥有丰富的产品线,包括贴片封装的SOPIPMTM,双列直插封装的SLIMDIPTM、超小型DIPIPMTM、小型DIPIPMTM、大型DIPIPMTMDIPIPM+TM及大型DIPIPM+TM7大系列压注模封装智能功率模块产品。其中,双列直插封装中体积最小的SLIMDIPTM产品系列,最大额定电流由15A扩展至20A;在第7代超小型DIPIPMTM产品上做了技术提升,最大结温由之前的150℃提升至175℃,最大额定电流由35A扩展至40A;第7代小型DIPIPMTM产品,1200V电压等级的最大额定电流由10A扩展至25A。

大功率变频器、光伏和风力发电等领域,三菱电机推出了工业LV100封装系列产品。全新的LV100封装有较低的内部杂散电感,主端子布局利于驱动和直流母排设计,同时易于模块并联应用。面向医疗仪器应用市场,采用优化的第7代高速IGBT芯片和陶瓷基板全新设计。在高开关频率应用下的损耗很低,允许最高结温175℃。

轨道牵引是三菱电机功率模块应用的另一个优势领域。三菱电机逐步完善了基于Si材料的X系列HVIGBT,该产品已经广泛应用于轨道牵引领域。此外还有混合SiC HVIGBT和全SiC高压MOSFET产品,采用LV100和HV100全新设计的双管HVIGBT封装,把高压功率模块的电流密度提升到新的高度。

未来5年内,三菱电机将向功率半导体业务投资1300亿日元,计划在日本福山工厂新建一条12英寸晶圆生产线。至2025年,计划将产能比2020年提升一倍。此外,三菱电机将公司功率器件业务的目标设定为——到2025年销售额达到2400亿日元。为实现该目标,三菱电机将重点关注公司市场占有率较高的家电领域和增长预期较高的汽车领域。

三菱电机从1994年就开始SiC相关的研究,至今已具有近30年经验。目前第二代平面栅结构SiC产品已从4英寸晶圆全面切换到6英寸晶圆,同时第三代沟槽栅SiC产品也在稳步开发中。

SiC领域,三菱电机拥有着丰富的产品线: 预计在2022年二季度,三菱电机将量产80mΩ-22mΩ的1200V SiC分立器件,采用TO247-4封装,实现了更低的损耗,有望能进一步扩大电动汽车市场的份额。

2代工业全SiC MOSFET模块目前已基本实现量产,1200V电流等级包含300A、400A、600A、800A和1200A,1700V电流等级为300A。同时三菱电机特别开发了集成RTC电路的SiC模块,发生短路时自动嵌位门极电压,从而能够有效提高模块短路耐量能力;3.3kV全SiC功率模块可以提供750A,375A和185A三个电流规格,目前已在轨道牵引中有量产应用。

基于SBD内置MOSFET的高压(3.3kV~6.5kV)SiC功率模块将在未来三年逐步实现量产,这必将大幅提升超大功率变流器的功率密度。

目前,碳化硅已经成为众多功率器件厂商的主攻方向,虽然未来硅和碳化硅可能长期共存,但碳化硅功率器件作为新一代产品,在未来市场上的占用率有望逐年上升。据悉,三菱电机计划将碳化硅产品更好地系列化,并针对中国市场开发出更适用于本土化应用的产品。

随着电力电子技术的不断延伸,应用领域持续扩大,对于未来发展,三菱电机将重点在变频家电、电动汽车、工业和新能源、铁道牵引和电力传输等领域进行布局。2022年,三菱电机将强化SLIMDIPTM在家电领域、大型DIPIPM+TM在商用空调领域、第7代DIPIPMTM在机器人伺服驱动领域、第7代IGBT模块在新能源领域、第2代全碳化硅工业模块在电力电子变压器、以及全碳化硅高压模块在铁道牵引领域的推广和应用。